Page Personnelle de Vincent Kerhoas
Vincent Kerhoas
Enseignant du Supérieur
Professeur Agrégé
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Electronique Numérique Combinatoire

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L’élément de base : le transistor

En électronique numérique, le transistor est commandé en mode bloqué/passant ( fermé/ouvert ).
La tension analogique d’alimentation est assimilée à l’état logique 1, le 0V à l’état logique 0.

Modèle d’un transistor


Construction d’une porte logique

En associant quelques transistors, il est possible de créer des portes logiques, autrement dit des composants réalisant des opérations logiques .

L’état de la sortie en fonction de l’état des entrées ( toutes les possibilités ) est définit dans une table de vérité.

Porte NON ( complément )

Porte OU ( Or )

Si au moins une des entrées est à 1, la sortie est à 1.

Porte ET ( And )

Si les 2 entrées entrées sont à 1, la sortie est à 1.

Porte NON ET ( Nand )

Si les 2 entrées sont à l’état logique 1 , la sortie est à 0.

Porte NON OU ( Nor )

Si au moins une des entrées est à 1, la sortie est à 0.

Porte OU EXCLUSIF ( Xor )

Si l’une des entrées est à 1 ( et seulement une ), la sortie est à 1.


Logique Booléenne : Propriétés

\( a + 0 = a \)
\( a + 1 = 1 \)
\( a + a = a \)
\( a + \bar{a} = 1 \)

\( a.0 = 0 \)
\( a.1 = a \)
\( a.a = a \)
\( a.\bar{a} = 0 \)

\( a+(b.c) = (a+b).(a+c) \)
\( a.(b+c)=a.b+a.c\)

Théorème de De Morgan :
\( \overline{a+b}=\bar{a}.\bar{b} \)
\( \overline{a.b}=\bar{a}+\bar{b} \)

Théorème de redondance :
\( a+\bar{a}.b = a+b \)


Table de vérité et équation logique

La table de vérité permet d’établir le cahier des charges d’un composant.

A partir de cette table de vérité, on peut en déduire l’équation logique de ce composant.
Pour cela on repère dans la table les conditions sur les entrées pour avoir 1 en sortie :

” s vaut 1 quand a vaut 0, et b vaut 0, et c vaut 1
ou
s vaut 1 quand a vaut 0, et b vaut 1, et c vaut 1
ou
s vaut 1 quand a vaut 1, et b vaut 0, et c vaut 0,

Equation :

\( s=\bar{a}.\bar{b}.c + \bar{a}.b.c + a.\bar{b}.\bar{c} + a.\bar{b}.c + a.b.c \)

REMARQUE : Au besoin on peut simplifier cette équation à partir des propriété évoquées précédemment.

\( s= a.\bar{b}.(c+\bar{c}) + \bar{a}.b.c + a.\bar{b}.\bar{c} + a.b.c \)

\( s= a.\bar{b}.(1+\bar{c}) + b.c.(a+\bar{a}) \)

\( s= a.\bar{b} + b.c \)

connaissant l’équation logique, on en déduit l’association de portes logiques élémentaires permettant_ de créer ce composant.

REMARQUE :

Je n’évoquerai pas la simplification des équations logiques avec des tableaux de Karnaugh. J’estime que la maîtrise de cette méthode prend du temps pour une utilité limitée.


Exemples de Circuits Numériques Combinatoires

Le Décodeur

Décodeur 3 vers 8 : La combinaison binaire i présente sur les entrées permet d’activer la ième sortie.

Le Multiplexeur

Le multiplexeur sert à aiguiller la ième entrée e vers la sortie s ( indiquée par l’entrée de sélection ).
Nous considérons ci-dessous un multiplexeur pour des entrées/sorties de 8 bits.


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